隨機演化還是自然選擇 西北大學舌形貝殼體大數據揭示“活化石”演化動力

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三葉蟲、恐龍、哺乳動物和腕足動物舌形貝地史延限(紅線表示五次生命大滅絕事件)

近日,西北大學地質學系張志飛教授指導的博士研究生梁悅,通過對5.2億年以來的舌形貝腕足動物殼體進行大數據整理分析和殼體形態解剖研究,得出舌形貝類穴居型生活方式早在奧陶時期就已建立,其殼體形態和生活方式(包括固著、粘附、群居和穴居)多樣性達到高峰。隨后,穴居型和群居型生活類型在奧陶紀末和二疊紀末的生物大滅絕事件中被隨機性地保留下來。相關研究成果于北京時間3月9日凌晨在線發表在細胞出版集團的綜合期刊《當代生物學》。

腕足動物舌形貝被達爾文定義為“活化石”。它自寒武紀早期出現,歷經了地球動物出現以來所有的磨難和自然災害,尤其是經受了地球最嚴重的“五次生物大絕滅”事件而繁衍至今。目前仍分布在我國廣西和日本、新西蘭等地的近岸淺海地區,成為當地桌上的一道美食。

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舌形貝腕足動物海豆芽在教科書中作為指相化石的代表

5.2億年以來,舌形貝一直生活在泥質海底,其殼體3-5厘米,最大不超過十幾厘米,占有的生態空間十分有限,因此也被稱作“草根”動物。在長期的演化過程中,它們通過多變的殼體形態,不斷探索、改變和硬化著海洋底質表面,并在奧陶紀時期屬種多樣性和殼體形態多樣性達到空前繁盛,演化出了包括穴居的生活類型和葡萄串狀群體生活等多種殼體類型。就是這種“多樣性”積累,腕足動物舌形貝類在面對顯生宙的五次大絕滅中,尤其是顯生宙生物滅絕率最高的奧陶紀和二疊紀兩次大滅絕事件中,有了“足夠的可能”,致使穴居的生活類型作為一種自然選擇,得以生存。

為了更好地探究舌形貝腕足動物在整個顯生宙的演化歷程,該研究以紀為時間單位,通過貝體形態空間分析發現,五次大滅絕事件中的奧陶紀末期和二疊紀末期生物大滅絕事件對其殼體形態多樣性的影響最大。

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寒武紀大爆發期間腕足動物的生活方式和分層結構(包括錨定、固著和附著生活類型)

寒武紀大爆發期間腕足動物已經出現了多種殼體形態,經過奧陶紀生物大輻射事件其多樣性進一步增加,并達到峰值。然而,隨后的奧陶紀大滅絕事件使得其殼體形態多樣性發生明顯的縮減。古生代末期的二疊紀大滅絕事件使得舌形貝殼體形態多樣性進一步減少,僅留下殼體形態兩側平直,營內棲生活的舌形貝類,以及殼體渾圓、葡萄串狀群體固著生活的平圓貝類。

因此,腕足動物舌形貝在寒武紀大爆發出現后,經過自然選擇的演化,殼體多樣性得到空前發展。但在顯生宙之后的兩次或多次大絕滅事件中,殼體兩側平直的穴居類群得到了強有力的隨機遴選,導致自然選擇在奧陶紀之后舌形貝漫長的形態和生態演化中很少或者無法發揮作用。

原文鏈接:http://toutiao.cnwest.com/data/sxtt/share/news/2023/03/09/content_2568557.html

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